重庆川仪金属公司电渣炉控制系统的研制详解.pdf

电渣炉数字控制系统的研制 易立，赵伟，陈思路 （重庆川仪金属功能材料公司，重庆， 400702） 摘要：把模糊控制技术和当前先进的伺服控制技术应用于电渣重熔生产过程 ，从而稳定并提 高产品质量，降低了生产过程损耗，提高成品率，降低操作难度。 关键词：电渣重熔；模糊控制；伺服驱动；廉金属 The development of electroslag furnace digital control system Yi Li, ZHAO Wei,Chen Si-Lu （Chongqing chuanyi Factory No.1 Chongqing 400702 ,China） Abstract: The fuzzy control technology and the current advanced servo control technology applied in the electroslag remelting process, thus stability and improve product quality, reduce the loss of the production process, improve yield and reduce the operation difficulty. Key words: Electroslag Remelting;Fuzzy control;Servo drive;Cheap metal 一．电渣冶金技术的发展及在我公司的应用 a.电渣技术的发展历程 电渣重熔是利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼 的方法。经电渣重熔的合金材料，纯度高、含硫量低、非金属夹杂物 少、锭子表面光滑、结晶均匀致密、金相组织和化学成分均匀。电渣 冶金技术起源于美国，一九四〇年霍普金斯取得了发明专利。一九五 八年，苏联德聂泊尔特钢厂工业电渣炉建成，现代电渣冶金开始进入 工业化进程。六十年代中期，由于航空、航天、电子、原子能等工业 的发展，电渣重熔在苏联、西欧、美国获得较快的发展，我国是世界 上电渣冶金起步较早的国家之一。一九六〇年，重庆特殊钢厂、大冶 特殊钢厂，大连钢厂及上钢五厂的电渣炉先后建成投产。紧随其后齐 齐哈尔钢厂、抚顺钢厂等工业电渣炉相继建成投产。五十多年来，我 国电渣冶金始终保持着旺盛的发展趋势。随着我国科学技术突飞猛进 的发展，在航天航海、汽车制造、石油化工、电站建设、核设施、机 械制造、军工事业等许多领域越来越来越发挥出巨大的作用。 70 多 年来，国内外电渣冶金取得了突飞猛进的发展，新工艺、新技术层出 不穷，形成了一个跨专业、跨行业的新学科。 b.电渣重熔技术在我公司的应用 电渣工序是我公司廉金属合金材料生产的控制性环节，对产品质 量产生决定性影响。我公司使用电渣设备始于上世纪 70 年代，限于 当时的技术水平，电极进给采用的是直流调速的控制方式，进入新世 纪后，由于交流变频调速技术的发展，遂改为变频调速的控制方式。 但无论是直流调速还是交流变频调速，都存在调速范围窄，必须附加 机械调速来扩展调速范围的问题，而调速方式的混合使用又增大了工 人操作难度。同时，由于生产过程中工作电流受多种因素作用而剧烈 跳变，为确保产品质量，生产工艺要求电流恒定，因此操作工人必须 不断根据电流变化情况手工调节进给速度，这也增大了工人的劳动强 度和产品质量的不可控性。随着用户对产品质量要求的不断提高，设 备落后的操控性能已经成为产品质量控制的瓶颈，提高自动化水平成 为迫切的需要。 二．电渣技术生产应用和控制手段 图 1 电渣炉结构 a.生产过程 如图 1 示，水冷结晶器中加入固态或熔融炉渣，将自耗电极（即待 生产材料）的端部插入其中。当自耗电极、炉渣和底水箱通过短网与 变压器形成供电回路时，便有电流从变压器输出，通过液态熔渣。由 于上述供电回路中，熔渣的电阻相对较大，占据了变压器二次电压的 大部分压降，从而在渣池中产生了大量的焦耳热，使其处于高温熔融 状态。由于渣池的温度远大于金属的熔点，从而使自耗电极的端部逐 渐加热熔化，